Единицы измерения радиоактивности.

Для сравнительной оценки радио­ак­­тивности горных пород при­меняются два вида единиц: единицы активно­сти, или содержания в породах радиоактивных элементов, и единицы дозы, определя­ющие меру воздействия радиоактивных излучений на вещество.

Абсолютная радиоактивность элементов оценивается числом распадов в 1 секунду (беккерель (Бк) ≡ расп./с), а также единицей кюри (Ки). Под еди­ницей кюри понимается количество любого радиоактивного изотопа, в котором в 1 сек происходит в среднем (3,7-10¹⁰) распадов, примерно столько же, сколько и в 1 г радия.

Согласно закону радиоактивных превращений, число ядер ра­диоактив­ного изотопа, распадающихся за 1 с, равно λN. Тогда число ядер изотопа, соот­ветствующее 1 Ки, можно определить по формуле

N = 3,7*10¹⁰/λ = 3,7*10¹⁰T/0.693

а массу изотопа (в г), излучающего эту активность, по формуле

m_и = NA / N_A = 8,86 •10^-14 МТ

где A- атомная масса изотопа; N_А - 6,023 *10²³ - число Авогадро; Т - период полураспада изотопа. Из этой формулы видно, что масса радиоактивных элементов, соответствующий активности 1 Ки, возрастает с увеличением пе­риода полураспада. Если, например, для полония (Т = 138 дня), эта масса равна 0,22 мг, для радия (Т = 1590 лет) - 1 г, то для урана (Т = 4,49*10⁹ лет) она равна 3 т.

В практике часто используются единицы, производные от кюри: мил­ли­кюри (10^-3 Ки), микрокюри (10^-6 Ки) и нанокюри (10^-9Ки). Единицей конце­н­трации радиоактивного изотопа в некотором ве­ществе является Ки/кг и ее производные (Ки/г и т. п.), а также Ки/м3 и ее производные. Концентрация радона и других газообразных радиоэлементов выражается в единицах кюри на литр (Ки/л) и в единицах эман (эман-10^-10 Ки/л = 10^-7 Ки/м3).

Для оценки g-активности пород используют единицу грамм-эквивалент радия (г-экв Ra), соответствующую такому количеству любого радиоактив­но­го вещества, интенсивность γ-излучения которого эквивалентна интенсив­ности γ -излучения 1 г радия (в равновесии с продуктами распада), заключен­ного в пла­тиновый фильтр толщиной 0,5 мм. Эта единица весьма удобна для практического использования, однако ее численные значения за­висят от со­от­ветствия спектрального состава измеряемого γ-излучения спектру γ-излу­чения эталона - радия, а также от инди­видуальных особенностей измеритель­ной аппаратуры.

Единицы дозы излучения позволяют проводить количественную оцен­ку воздействия радио­активных излучений на облучаемую среду. Поглощен­ная доза определяется как энергия излучения любого вида, погло­щенная единицей массы любого вещества, и может измеряться в джоулях на кило­грамм (Дж/кг) или в эргах на грамм (эрг/г). Применяют также единицу рад, равную 100 эрг/г, или 10^-2 Дж/кг.

Поглощенная доза, создаваемая в единицу времени, называется мощно­с­тью поглощенной дозы и измеряется в еди­ницах рад/с или его производных (рад/ч, мрад/мин и т. д.).

Для данного вида вещества и спектра излучения поглощенная энергия пропорциональна интенсивности (потоку) излучения. Учи­тывая это, для характеристики интенсивности рентгеновского и γ-излучения (с энергией до 3 МэВ) часто используют поглощен­ную дозу или (что для фиксированного вещества одно и то же) ионизирующую способность в воздухе. Такой част­ный случай поглощенной дозы (для γ-излучения в воздухе) принято называть экспозиционной дозой (или дозой) излучения. Она выражается отношением суммарного электрического заряда ио­нов одного знака, образован­ного излу­чением, поглощен­ным в некоторой массе сухого воздуха, к этой массе.

Единицей дозы излучения является рентген (Р). Один рентген соответ­ст­вует погло­щению такого количества рентгеновского или гамма-излучений, которое в 1 см³ сухого воздуха при температуре 0⁰С и давлении 760 мм (0,001293 г воздуха) образует ионы, несущие одну электростатическую еди­ни­цу количества электричества каждого знака (2,083*10⁹ пар ионов). Энерге­тический эквивалент рент­гена: 1P = 88 эрг или 5,5 *10⁷ Мэв поглощенной энергии в 1 г воздуха (0,88*10^-2 Дж в 1 кг воздуха).

Доза, образуемая излучением в единицу времени, называется мощнос­тью дозы и выражается в рентгенах в час (Р/ч), а также в производных едини­цах: мР/ч и мкР/ч.